静子尾缘锯齿对低速轴流压气机的影响研究

发布时间：2020-10-09 17:03

　　锯齿尾缘可以形成流向涡,加剧叶片尾迹剪切层与主流之间掺混,改变下游叶排的来流攻角,可作为一种压气机被动流动控制扩稳技术,具有一定实用潜力和应用价值。本文针对锯齿尾缘静子叶片排对低速轴流压气机性能影响作了深入探究。采用分离涡模拟的方法计算了亚音速锯齿尾缘平面叶栅。研究表明,正攻角下锯齿切割破碎尾迹分离涡,并形成发卡涡;负攻角下通过势干扰影响叶盆分离涡的强度和脱落频率。进一步研究表明,尖齿整体优于宽齿,锯齿对尾迹亏损的作用效果与叶栅进气攻角以及锯齿对流场涡系发展的作用机理紧密联系。开展了锯齿尾缘静子叶片排对2.5级低速轴流压气机性能影响研究。研究表明,近失稳工况下,第一种锯齿改型提升了第一级压升,而损失几乎不变,第二级性能则全面恶化。第二种锯齿改型使得第一级性能全面恶化,但第二级压气机总压损失全面下降。压气机压升能力也有部分提升。两种锯齿改型都使得压气机的性能全面下降,第二种锯齿改型较之第一种更加严重。然而,第二种锯齿却提高了压气机的稳定工作范围,这可能与其改善了转子的叶尖流动有关。对比分析平面叶栅、压气机的结果发现,压气机中锯齿尾缘对叶栅的影响与平面叶栅中有所区别,锯齿齿间流动部分了继承了平面叶栅中的特性,但对下游叶排的攻角影响不大,总压损失也与平面叶栅存在差异。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V233
【部分图文】：

示意图,静叶,示意图

层流附面层相比，湍流附面层较难发生流动分离，尽管湍流附面层的壁面剪切应力以及失较大，但是综合效果明显，可以一定程度推迟或者防止附面层分离的发生。（2）涡流发生器涡流发生器因设置在流体壁面而产生特定涡流，促进主流与附面层动量交换，改善速度分布，从而改变逆压梯度的分布达到控制流动分离的目的。（3）导流叶片导流片主要通过正常叶片之间设置小叶片的方式影响附面层涡量的扩散、迁移，隔的局部逆压，使之不能形成连续的逆压梯度区，通过削弱流动分离的形成因素达到控制离的目的，该方法广泛应用于弯道、离心压气机等，有效的减少了气动损失。（4）可调静子可调静子是压气机中极为常用的提高性能的方法，且调节的角度往往需要明确到各各转速，比较具有代表性的是 1986 年 NASA 的一个研究。Steinke[3]设计的一台 5 级 9.27的核心轴流压气机 74A，并对其中的带进口导叶的前 3 级进行了实验，结果没有达到设计他借助 P&W 公司和美国空军联合开发的叶片角度设置优化程序进行了计算分析，调节度后提高了使压气机达到了目标性能，调节参数如图 1.2 所示。

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图 1.3 机匣引气原理图的路易斯研究中心对一台半开式单级高速轴流压气机验以对照[5] [6]。他们发现在转子为叶尖临界转子的情有了较好的拓展。在此基础上，Bailey 和 Voit[7]也得的研究进一步深化。如 Walter 和 Osborn[8]广泛对各种壁面处理的方法时，考虑的主要因素有：孔隙率，振种周向，轴向，斜向槽缝，并分别对均匀进气，周向比。实验结果表明，大多数壁面处理都扩宽了失速裕详细定量分析，确定了孔槽连通集气室的面积、孔槽

【参考文献】